年產(chǎn)1萬(wàn)噸鄰二甲苯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì).doc

一前言鄰二甲苯(OrthoXylene)是以煤或石油為原料，通過化學(xué)加工和化工分離而制得，主要用作化工原料和溶劑。最早鄰二甲苯是從煉焦的煤焦油中獲得，隨著石油化工發(fā)展，從石油中衍生得到量不斷增多。目前鄰二甲苯主要由石油通過加工來生產(chǎn)。1國(guó)外鄰二甲苯生產(chǎn)及市場(chǎng)分析鄰二甲苯主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐(俗稱苯酐)，苯酐是一種重要的有機(jī)原料，廣泛應(yīng)用于增塑劑、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、染料、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)。世界鄰二甲苯生產(chǎn)及消費(fèi)現(xiàn)狀截至2004年10月。世界上鄰二甲苯總生產(chǎn)能力為440.6萬(wàn)ta，產(chǎn)量為347.6萬(wàn)噸，裝置平均開工率為78.8。其中亞洲生產(chǎn)能力為216.2萬(wàn)ta，產(chǎn)量為179.5萬(wàn)噸，裝置平均開工率為83.0，產(chǎn)能和產(chǎn)量居世界第一位。世界上最大的鄰二甲苯生產(chǎn)國(guó)是中國(guó)，其生產(chǎn)能力為53.4萬(wàn)ta。全球鄰二甲苯需求從1985年180萬(wàn)噸增加到1990年的230萬(wàn)噸，同一時(shí)期生產(chǎn)裝置能力利用率由74.7增加到86.3。90年代裝置能力利用率預(yù)計(jì)會(huì)有所下降，這是因?yàn)橐恍┯?jì)劃新建裝置已完成，但仍比對(duì)二甲苯高，1995年比對(duì)二甲苯高11.3。然而，由于西方經(jīng)濟(jì)衰退，1991年鄰二甲苯需求增長(zhǎng)減慢。鄰二甲苯平均能力利用率1990年為86.3，1995年和2000年有可能保持在85。據(jù)SRI預(yù)測(cè)，鄰二甲苯需求的年均增長(zhǎng)率19901995年為3.3，19952000年為2.3。世界鄰二甲苯生產(chǎn)主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家，但新建鄰二甲苯生產(chǎn)裝置在發(fā)達(dá)國(guó)家不多，主要在亞洲(除日本以外)和世界其他國(guó)家。1995年，世界鄰二甲苯生產(chǎn)能力計(jì)劃增加45萬(wàn)tat，總能力達(dá)3199kta，預(yù)計(jì)2000年將達(dá)3614kta。2004年世界最大的鄰二甲苯生產(chǎn)商是美國(guó)的埃克森美孚公司，其生產(chǎn)能力為49.0萬(wàn)ta，約占世界總產(chǎn)能的11.0；其次是中國(guó)石化集團(tuán)公司，其生產(chǎn)能力為40萬(wàn)ta.約占總產(chǎn)能的9.0。2004年世界鄰二甲苯的消費(fèi)量為324.6萬(wàn)度噸，總體低于供應(yīng)量。目前，世界上用于生產(chǎn)苯酐的鄰二甲苯占其總消費(fèi)量的94，苯酐的產(chǎn)能及消費(fèi)量代表著鄰二甲苯的消費(fèi)量的增減。據(jù)美國(guó)SRI咨詢公司HenryChinn分析，2004年世界鄰苯二甲酸酐需求年均增長(zhǎng)速度為45。預(yù)計(jì)未來幾年仍將繼續(xù)以這一速度增長(zhǎng)。在未來幾年，由于鄰二甲苯受下游產(chǎn)品需求的變化。各國(guó)、各地區(qū)生產(chǎn)能力將有所改變：由于美國(guó)苯酐需求疲軟，鄰二甲苯消費(fèi)量萎縮。生產(chǎn)能力變小；歐洲及亞洲的生產(chǎn)能力及消費(fèi)量有所上升，預(yù)計(jì)到2008年，世界鄰二甲苯的生產(chǎn)能力將達(dá)到460.3萬(wàn)ta，消費(fèi)量將達(dá)到395.8萬(wàn)噸。2國(guó)內(nèi)鄰二甲苯生產(chǎn)及市場(chǎng)分析2004年國(guó)內(nèi)鄰二甲苯的年生產(chǎn)能力為53.4萬(wàn)t，產(chǎn)量為47.7萬(wàn)噸，消費(fèi)量為71.9萬(wàn)噸,進(jìn)口量為24.2萬(wàn)噸，產(chǎn)品嚴(yán)重短缺。在我國(guó)，鄰二甲苯主要用于生產(chǎn)苯酐。苯酐是一種重要的有機(jī)原料，用途十分廣泛，主要用于增塑劑和醇酸樹脂、不飽和樹脂、聚酯多元醇、滌綸樹脂的生產(chǎn)，還可用于糖精、顏料、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥生產(chǎn)的中間體。隨著苯酐下游產(chǎn)品應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，特別是隨著我國(guó)建筑業(yè)和交通、電子、航空業(yè)的發(fā)展，防腐材料的廣泛應(yīng)用，不飽和聚酯樹脂和醇酸樹脂的大量使用，市場(chǎng)出現(xiàn)了好產(chǎn)品供不應(yīng)求和激烈競(jìng)爭(zhēng)的局面。以前我國(guó)鄰二甲苯來源于煤焦。自70年代以來，我國(guó)相繼引進(jìn)了芳烴聯(lián)合生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)對(duì)二甲苯，同時(shí)也為鄰二甲苯生產(chǎn)提供原料來源，1993年我國(guó)鄰二甲苯產(chǎn)量為9.89萬(wàn)噸。目前，我國(guó)鄰二甲苯生產(chǎn)主要在中國(guó)石化總公司系統(tǒng)，其鄰二甲苯生產(chǎn)廠家及產(chǎn)量分別見表1和表2。表1我國(guó)鄰二甲苯生產(chǎn)能力生產(chǎn)廠家裝置能力.萬(wàn)t/a包頭鋼鐵稀土公司焦化廠0.08遼陽(yáng)石油化纖公司2.40大慶石油化工總廠0.34金陵石油化工總廠0.40揚(yáng)子石油化工公司芳烴廠10.00齊魯石化公司稀烴廠2.00巴陵石化公司0.30總計(jì)16.07表2我國(guó)鄰二甲苯產(chǎn)量（萬(wàn)t）企業(yè)名稱1990199119921993大慶石化總廠0.210.090.070.13金陵化工公司0.330.310.270.33揚(yáng)子石化公司0.655.825.294.87齊魯石化公司2.293.223.113.09巴陵石化公司0.260.240.270.12遼陽(yáng)石油化纖公司-0.340.241.35總計(jì)3.7510.029.259.893市場(chǎng)價(jià)格分析2004年國(guó)內(nèi)鄰二甲苯市場(chǎng)價(jià)格從年初開始振蕩攀升，10-11月保持平穩(wěn)，年末有所回落，2004年國(guó)內(nèi)鄰二甲苯市場(chǎng)價(jià)格從年初的5950元t逐步上漲到11月中旬的年內(nèi)最高價(jià)格8900元t。年平均價(jià)格為7400元t。國(guó)內(nèi)對(duì)二甲苯價(jià)格變化主要受以下原因的影響。(1)國(guó)際原油和石腦油價(jià)格不斷上漲；(2)國(guó)際市場(chǎng)行情變化；(3)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供需狀況的影響。四季度后期隨著國(guó)際原油價(jià)格的振蕩下滑及下游一些產(chǎn)品價(jià)格的回落。國(guó)內(nèi)鄰二甲苯價(jià)格也有所下滑。綜合考慮國(guó)際原油價(jià)格、原料成本和需求因素，2005年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)鄰二甲苯將出現(xiàn)振蕩上升行情，平均價(jià)格將高于2004年的平均價(jià)格我國(guó)鄰二甲苯生產(chǎn)商一般采用上下游加工一體化的生產(chǎn)模式，即生產(chǎn)的鄰二甲苯大都供自己下游生產(chǎn)線作原料。將其作為商品的流通量不大。這樣保證了大部分產(chǎn)品都能夠及時(shí)用于下游生產(chǎn)，不會(huì)因?yàn)閹?kù)存或者其它什么原因而導(dǎo)致大量耗費(fèi)。4我國(guó)鄰二甲苯生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀隨著我國(guó)鄰二甲苯下游產(chǎn)品苯酐需求量迅速增加，鄰二甲苯的進(jìn)口量急劇上升，我國(guó)鄰二甲苯發(fā)展滯后的問題明顯暴露出來。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1生產(chǎn)能力不足。我國(guó)鄰二甲苯生產(chǎn)能力遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求進(jìn)口量相對(duì)較大，并且比重有增加的趨勢(shì)。過分依賴進(jìn)口，必然受國(guó)際市場(chǎng)供應(yīng)和價(jià)格波動(dòng)的影響較大，不利于自身產(chǎn)業(yè)和下游苯酐生產(chǎn)企業(yè)整體配套。從而制約我國(guó)苯酐工業(yè)健康發(fā)展。2企業(yè)規(guī)模偏小。我國(guó)鄰二甲苯裝置生產(chǎn)規(guī)模普遍偏小，與世界鄰二甲苯裝置生產(chǎn)能力差距較大。隨著今后國(guó)際上鄰二甲苯市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，年產(chǎn)5萬(wàn)噸以下的裝置都有被淘汰的可能。因而我國(guó)鄰二甲苯裝置規(guī)模結(jié)構(gòu)將在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力下不斷調(diào)整。3競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。迄今為止，我國(guó)鄰二甲苯裝置幾乎全部從國(guó)外成套引進(jìn)，致使鄰二甲苯裝置單位能力投資較大，生產(chǎn)成本高。二工藝流程的選擇與確定1生產(chǎn)工藝選擇鄰二甲苯原料來源鄰二甲苯來自于煤和石油，其提取鄰二甲苯或二甲苯主要方法有4條途徑：催化重整：主要用來生產(chǎn)芳烴，催化重整產(chǎn)物中二甲苯含量為22(質(zhì)量)。裂解汽油：它是由液態(tài)原料，即石腦油、輕油和重柴油經(jīng)蒸汽裂解制乙烯時(shí)的聯(lián)產(chǎn)物，其中二甲苯含量為6.7(質(zhì)量)。煤焦油：主要是煤炭工業(yè)和冶金工業(yè)的副產(chǎn)物。煤在煉焦?fàn)t中高溫?zé)岱纸馍傻臍鈶B(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，以氣態(tài)形式從炭化室逸出，這種氣體稱為“荒煤氣”。經(jīng)冷凝、氣液分離就得煤焦油。每100t煤煉焦可得到煤焦油4萬(wàn)噸，其中二甲苯含量為5(質(zhì)量)。甲苯歧化也能得到二甲苯。最近，江蘇丹化集團(tuán)研制成功由裂解C8芳構(gòu)化制BTX技術(shù)，用于生產(chǎn)二甲苯及其他芳烴。重整產(chǎn)物中混合二甲苯占l633。裂解汽油中芳烴含量隨裂解原料而不同，以乙烷、正丁烷、寬餾分石腦油和輕柴油為裂解原料時(shí)，生產(chǎn)454kg乙烯時(shí)其C8芳烴分別為0.9kg鄰二甲苯、2.34.5kg對(duì)二甲苯、22.752.2kg間二甲苯和38.543.1kg乙苯。BTX乙烯比例隨裂解原料分子量和加工深度的增加而增加。1990年美國(guó)、西歐和日本烯烴廠中BTX乙烯比例分別為0.089、0.316和0.313。不同原料來源其C8芳烴組成也不同，C8芳烴來源及其組成見表3。表3C8芳烴來源及其組成（%）組成重整油裂解汽油甲苯歧化煤焦油乙苯153011對(duì)二甲苯20152020間二甲苯45405050鄰二甲苯20152420第二次世界大戰(zhàn)以前，鄰二甲苯主要來源于煤焦油。但由于化學(xué)工業(yè)對(duì)鄰二甲苯需求的迅速增長(zhǎng)，焦油芳烴已不能滿足要求。戰(zhàn)后鄰二甲苯來源逐漸轉(zhuǎn)向煉油工業(yè)。目前催化重整和裂解汽油已成為世界鄰二甲苯的主要來源。美國(guó)鄰二甲苯來源主要是依靠催化重整，西歐和日本以裂解汽油為主，這是因?yàn)槲鳉W和日本以石腦油和輕柴油作為乙烯生產(chǎn)裂解原料，其裂解汽油中含有富芳烴。目前，煤焦油仍是各國(guó)最廉價(jià)的芳烴來源(主要是苯)，而甲苯和鄰二甲苯(或二甲苯)則幾乎完全來自于石油。我國(guó)石油化工自50年代末期起步，但煤焦油仍是我國(guó)芳烴的主要來源。隨著我國(guó)乙烯工業(yè)和煉油發(fā)展，裂解汽油和催化重整將成為我國(guó)BTX的主要來源。也將是鄰二甲苯的主要來源。鄰二甲苯是由混合二甲苯通過分離而獲得。二甲苯來源較廣，由練廠得到的混合二甲苯來自重整裝置。由芳烴聯(lián)合裝置得到的為對(duì)二甲苯，同時(shí)可聯(lián)產(chǎn)鄰二甲苯。我國(guó)生產(chǎn)對(duì)二甲苯的芳烴聯(lián)合裝置分別建在揚(yáng)子石化公司、上海石化總廠、天津石化公司、遼陽(yáng)石油化纖公司、齊魯石化公司和燕山石化公司。除遼陽(yáng)石油化纖公司采用美國(guó)阿莫科和恩哥哈德聯(lián)合開發(fā)的技術(shù)外，其他均采用美國(guó)UOP公司。最近報(bào)道，吉林化學(xué)工業(yè)公司將建40萬(wàn)ta芳烴聯(lián)臺(tái)裝置，大連化學(xué)工業(yè)公司將建45萬(wàn)ta芳烴聯(lián)合裝置。鄰二甲苯生產(chǎn)工藝一般以重整油和裂解加氫汽油為原料，經(jīng)芳烴抽提裝置。以環(huán)丁砜為溶劑抽提出C6C9芳烴，先分離得到苯，去歧化和烷基化轉(zhuǎn)移，得富含C6和C8芳烴混合物，再回到分餾系統(tǒng)。C8芳烴混合物經(jīng)分離得鄰二甲苯。1）以混合二甲苯為原料的聯(lián)產(chǎn)法國(guó)外鄰二甲苯的生產(chǎn)均與對(duì)二甲苯的生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行，即“聯(lián)產(chǎn)法”。此法對(duì)芳烴聯(lián)合裝置尤為適用。在對(duì)二甲苯分離之前先用精餾法將鄰二甲苯分離出來。以白土處理的重整油為原料，與鄰二甲苯的生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行（聯(lián)產(chǎn)法）。因?yàn)猷彾妆绞撬璧哪繕?biāo)產(chǎn)物，故生產(chǎn)時(shí)，在對(duì)二甲苯分離之前先用精餾法將鄰二甲苯分離出來。該法是兩塔操作，第一塔實(shí)現(xiàn)鄰二甲苯與其他C8異構(gòu)體分離。該塔的塔板數(shù)和回流比與鄰二甲苯回收率和純度有關(guān)；第二塔實(shí)現(xiàn)鄰二甲苯與C8芳烴的分離塔板數(shù)100塊左右?；亓鞅燃s58，鄰二甲苯產(chǎn)品純度一般為95或96。聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)鄰二甲苯工藝流程如圖1所示。根據(jù)國(guó)外C8芳烴加工經(jīng)驗(yàn)表明，把混合二甲苯全部異構(gòu)為對(duì)二甲苯，芳烴收率只有83，而當(dāng)聯(lián)產(chǎn)鄰二甲苯與對(duì)二甲苯時(shí)，其異構(gòu)化C8芳烴收率可提高到91。聯(lián)產(chǎn)法比單產(chǎn)鄰二甲苯，其工藝流程簡(jiǎn)單，投資步，操作費(fèi)用低，C8芳烴利用率高，裝置操作富有彈性，處理能力增大，具有能耗低和經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)二甲苯分離塔異構(gòu)化二甲苯分離塔鄰二甲苯分離塔組合二甲苯含富鄰二甲苯液C8芳烴鄰二甲苯C9+芳烴對(duì)二甲苯圖1聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)鄰二甲苯流程2）裂解汽油生產(chǎn)法以裂解汽油為原料生產(chǎn)鄰二甲苯工藝流程如圖2所示。以裂解汽油為原料生產(chǎn)鄰二甲苯，其加工流程長(zhǎng)，收率低，成本高，資源利用水平低，芳烴損失大。如將裂解汽油進(jìn)行芳構(gòu)化制BTX，能大幅度增產(chǎn)芳烴。使原有芳烴含量從35.6提高到73.11，使鄰二甲苯含量由裂解汽油芳構(gòu)前的1.29提高到芳構(gòu)化后的3.39，增加了鄰二甲苯的產(chǎn)量。3）重整油和裂解汽油聯(lián)合生產(chǎn)法以催化重整油和裂解汽油為原料，聯(lián)合生產(chǎn)鄰二甲苯也是國(guó)外生產(chǎn)芳烴或鄰二甲苯的常用方法，其生產(chǎn)流程如圖3所示。此流程特點(diǎn)是將催化重整油和裂解汽油一起來生產(chǎn)鄰二甲苯，同時(shí)生產(chǎn)苯、甲苯、混合二甲苯和對(duì)二甲苯等產(chǎn)品，生產(chǎn)流程靈活，可根據(jù)市場(chǎng)需求調(diào)整產(chǎn)品比倒，使資源充分而合理利用經(jīng)濟(jì)效益顯著。流程合理投資省，能耗物耗低，歧化、異構(gòu)化與二甲苯生產(chǎn)一體化，能提高鄰二甲苯和對(duì)二甲苯產(chǎn)量。4）芳烴非臨氫異構(gòu)